船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的研究

楊飛

在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的時(shí)代，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率已經(jīng)成為各企業(yè)在市場(chǎng)中取勝的關(guān)鍵因素。隨著殼舾涂一體化的現(xiàn)代造船模式的深化，船舶舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)在船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中成為越來(lái)越重要內(nèi)容，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響了整個(gè)設(shè)計(jì)的效率。

非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

船舶舾裝件大多數(shù)都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，一般的專業(yè)化船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件都已經(jīng)建立了舾裝標(biāo)準(zhǔn)件的通用數(shù)據(jù)庫(kù)。但大量的非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件的設(shè)計(jì)在目前仍然靠設(shè)計(jì)人員手工用AutoCAD繪圖的方式，效率不高。另外非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件由于其尺寸和形狀往往根據(jù)周邊結(jié)構(gòu)和設(shè)備進(jìn)行變化，還需要與船舶實(shí)際的布置相一致，往往要進(jìn)行多次修改。一旦需要修改，便需要設(shè)計(jì)人員一個(gè)個(gè)零件地進(jìn)行創(chuàng)建、復(fù)制或移動(dòng)，具體操作過(guò)程重復(fù)單調(diào)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得設(shè)計(jì)過(guò)程繁瑣冗長(zhǎng)，這嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的開發(fā)效率。

船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

通過(guò)對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件特點(diǎn)的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件雖然種類較多，類型各異，但絕大多數(shù)的尺寸和結(jié)構(gòu)形式則基本一致，不會(huì)有太大的變化，便于進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。參數(shù)化設(shè)計(jì)還能夠使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建立數(shù)據(jù)庫(kù)，極大的方便后續(xù)設(shè)計(jì)工作。因此，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)可縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率，改善繪圖質(zhì)量。

在船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化設(shè)計(jì)中，首先必須建立參數(shù)化模型。參數(shù)化模型有多種，如幾何參數(shù)模型、力學(xué)參數(shù)模型等等，本方案只建立了幾何參數(shù)模型。在船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化設(shè)計(jì)中，同類零件往往只是尺寸不同而結(jié)構(gòu)相同，映射到幾何模型中，就是幾何信息不同而拓?fù)湫畔⑾嗤?。因此，參?shù)化模型要體現(xiàn)屬具的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而保證設(shè)計(jì)過(guò)程中幾何拓?fù)潢P(guān)系的一致。

在對(duì)舾裝件的形狀拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，在AutoCAD 中用VB語(yǔ)言建立了各零件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模塊，然后通過(guò)修改參數(shù)，調(diào)用各模塊完成尺寸修改，設(shè)計(jì)出各類不同零件，并將其插入到船舶圖紙中，用程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)生成布置圖。

非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

1、系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖

圖1

本系統(tǒng)是在Visual Basic集成開發(fā)環(huán)境中，對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，并結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，從而建立的一個(gè)與AutoCAD系統(tǒng)集成的非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化CAD設(shè)計(jì)程序。

根據(jù)本系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖，按功能模塊劃分，本系統(tǒng)由四大部分構(gòu)成：通過(guò)VB開發(fā)的用戶界面模塊；實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的AutoCAD應(yīng)用程序模塊；利用VB建立的AutoCAD部件數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。各模塊相互關(guān)聯(lián)，相互調(diào)用。系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖如圖。各模塊的基本功能如下：

參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊：數(shù)據(jù)庫(kù)主要存放的是控制零件大小等幾何設(shè)計(jì)參數(shù)值，以及零件名稱、編號(hào)等非幾何參數(shù)。其功能是管理匯總需要使用的的船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)數(shù)據(jù)。

AutoCAD應(yīng)用程序模塊：該模塊是參數(shù)化系統(tǒng)的圖形顯示模塊，它直接反應(yīng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。

VB用戶界面模塊：它是用戶與參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互的窗口，由若干菜單和對(duì)話框組成，該模塊利用VB語(yǔ)言強(qiáng)有力的開發(fā)能力以及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)手段，把AutoCAD應(yīng)用程序、參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及屬具參數(shù)化模型庫(kù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，支持著程序的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

舾裝件實(shí)體庫(kù)模塊：該模塊功能是提供可以參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的船舶舾裝件實(shí)體塊模塊。按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各零件建立一系列的模型塊，只要用戶按照標(biāo)準(zhǔn)輸入零件名稱及其控制參數(shù)，就可以得到相應(yīng)的零件實(shí)體模型。

本程序以基于尺寸的參數(shù)化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，總體開發(fā)思路如下：采用二維模型與程序控制相結(jié)合的方式，首先在AutoCAD中用交互方式創(chuàng)建二維原始模型，并建立一組能控制二維模型形狀和幾何關(guān)系的設(shè)計(jì)參數(shù)。然后在Access數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。最后用VB開發(fā)工具編寫程序接口程序，并利用ADO數(shù)據(jù)庫(kù)接口技術(shù)使該模型樣板與其設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)，同時(shí)利用VB設(shè)計(jì)友好的用戶交互界面。參數(shù)化程序通過(guò)對(duì)模型的設(shè)計(jì)參數(shù)編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的讀取以及二維模型的再生。

2、參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)表的創(chuàng)建

非標(biāo)準(zhǔn)化舾裝件設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)程序的重要基礎(chǔ)之一，它存儲(chǔ)著部件的各種參數(shù)，部件生成時(shí)的數(shù)據(jù)、調(diào)用部件圖形庫(kù)所需數(shù)據(jù)以及AutoCAD中驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的尺寸都必須從該數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。

采用Access2003搭建整個(gè)部件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括其中各張表的建立、各張表屬性的設(shè)定、各張表之間關(guān)系的設(shè)定。

數(shù)據(jù)庫(kù)是由一系列的表組成，表包含了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)和其他的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，定義這些數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的目的在于支持對(duì)數(shù)據(jù)的處理操作。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)通常與特定的客觀實(shí)體或過(guò)程有關(guān)。由于本系統(tǒng)中主要考慮為設(shè)計(jì)部件布置時(shí)提供部件參數(shù)，根據(jù)布置繪圖的需要，按照部件不同的位置分別建立對(duì)應(yīng)參數(shù)表Situ1、Situ2、…、SituN，其中N為位置編號(hào)。用這些表來(lái)存儲(chǔ)部件參數(shù)信息，以某具體位置表為例，其構(gòu)如下表所示：

表1 位置幾何參數(shù)表結(jié)構(gòu)

3、非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件參數(shù)化設(shè)計(jì)流程

在進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)船型特點(diǎn)、有關(guān)規(guī)范規(guī)定和船東提出的需求等方面綜合考慮。通常根據(jù)部件的位置參數(shù)xi，yi等基本參數(shù)確定各部件位置，然后根據(jù)船東的要求或設(shè)計(jì)者的意圖設(shè)置各部件的基本參數(shù)（包括部件個(gè)數(shù)、尺寸等），最后對(duì)該船的每個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件進(jìn)行參數(shù)化建模，并導(dǎo)入模型數(shù)據(jù)庫(kù)。其流程圖如下：

圖2 系統(tǒng)流程圖

本系統(tǒng)首先確定待設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件進(jìn)行參數(shù)化建模，并將這些參數(shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，最后通過(guò)VB集成開發(fā)環(huán)境來(lái)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，并在AutoCAD圖形環(huán)境中生成艙室布置圖。這個(gè)程序的開發(fā)的主要內(nèi)容為：

用戶交互界面的開發(fā)。利用VB的可視化編程控件，編寫相應(yīng)的對(duì)話框和菜單，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的用戶交互界面。

接口程序的設(shè)計(jì)。在VB集成開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)VB與數(shù)據(jù)庫(kù)以及AutoCAD的接口程序，以實(shí)現(xiàn)VB程序與AutoCAD的數(shù)據(jù)交互，從而完成系統(tǒng)的開發(fā)。

非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件零件圖形模塊的構(gòu)建。運(yùn)用 AutoCAD Active技術(shù)，在VB集成開發(fā)環(huán)境下，分析各非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件圖形的特征及尺寸關(guān)系，建立各類常用非標(biāo)舾裝件的實(shí)體繪圖模塊，設(shè)置合理的參數(shù)驅(qū)動(dòng)關(guān)系，調(diào)試無(wú)誤后，存儲(chǔ)在VB相應(yīng)的模塊或過(guò)程中，作為參數(shù)化設(shè)計(jì)的通用實(shí)體模型。

零件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。在Access中建立各類非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件模型對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)表組成，以存放不同類型非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件的參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)分為幾何參數(shù)和非幾何參數(shù)兩種。前者如屬具大小與位置尺寸等數(shù)值型參數(shù)，后者是表明非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件類型以及其編號(hào)的一些非數(shù)值型參數(shù)。

結(jié)論

船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件的參數(shù)化建模是對(duì)部件的各種類型和特點(diǎn)進(jìn)行分析，合理的簡(jiǎn)化，將實(shí)際要求轉(zhuǎn)化為模型。將參數(shù)化技術(shù)應(yīng)用到船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件設(shè)計(jì)當(dāng)中，以Access為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，用VB語(yǔ)言對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，來(lái)實(shí)現(xiàn)船舶非標(biāo)準(zhǔn)舾裝件的參數(shù)化繪制。提供可供用戶輸入所需數(shù)據(jù)的窗口，用戶只需按照要求輸入或選擇所需數(shù)據(jù)即可進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。并能夠建立部件的類型數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)到對(duì)部件的分類，統(tǒng)計(jì)和分析。（作者單位：浙江國(guó)際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）